安托万-洛朗·拉瓦锡{{Notetag|又译拉瓦-{zh-hans:节;zh-hant:節;zh-tw:錫}-、拉瓦謝}}(;),法国贵族,化学家、生物学家,被後世尊稱為“近代化學之父”。
他使化学从定性转为定量,給出了氧與氫的命名,並且預測了硅的存在。他幫助建立了公制。
拉瓦锡提出了「元素」的定義,按照這定義,於1789年發表第一個現代化學元素列表,列出33種元素,其中包括光與熱和一些當時被認為是元素的化合物。他提出规范的化学命名法,撰写了第一部真正現代化学教科书《化學基本論述》()。他倡导并改进定量分析方法并用其验证了质量守恒定律。
他創立氧化说以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。这些划时代贡献使得他成为历史上最伟大的化学家之一。
拉瓦锡曾是包税商,因此他有充足的资金进行科学研究。但也因此在法国大革命中使他被送上断头台而死。
早年生活与研究
安托万·拉瓦锡出生在法國巴黎一个律师家庭,並在5歲時因母親過世而繼承了一大筆財產。他在1759年到1768年間於学习。家人想要他成為一名律師,但是他本人卻对自然科学更感兴趣。
1767年他进入巴黎大学法学院学习,获得律师资格。课余时间他继续学习自然科学,从鲁埃尔那里接受了系统的化学教育和对燃素说的怀疑。
1776年至1783年他作为地理学家盖塔的助手,进行采集法国矿产、绘制第一份法国地图的工作。在考察矿产过程中,他研究了生石膏与熟石膏之间的转变,同年参加法国科学院关于城市照明问题的徵文活动获奖。
1767年他和盖塔共同组织了对阿尔萨斯-洛林地区的矿产考察。
1768年,年仅25岁的拉瓦锡成为法兰西科学院院士。
1770年有一派学者坚持波义耳已经否定的四元素说,认为水长时间加热会生成土类物质。为了搞清这个问题,拉瓦锡将蒸馏水密封加热了543天,发现的确有微量固体出现。他使用天平进行测量,发现容器质量的减少正等于产生固体物的质量,而水质量没有变化,从而驳斥了这一观点。
1771年拉瓦锡与同事的女儿,13岁的玛丽-安娜·皮埃雷特结婚。玛丽-安娜·皮埃雷特通晓多种语言,多才多艺,她替拉瓦锡翻译英文文献,並为他的书籍繪製插图并保存拉瓦锡实验记录,协助丈夫进行科学研究。
氧化学说
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为了解释「燃烧」这一常见的化学现象,德国医生贝歇尔提出燃素说,认为物质在空气中燃烧是物质失去燃素,空气得到燃素的过程。燃素说可以解释一些现象,因此很多化学家包括-{普利斯特里}-和舍勒等人都拥护这一说法。普利斯特-{里}-更是将自己发现的氧气称为“脱燃素空气”,用来解释物质在氧气中燃烧比空气中剧烈。但是燃素说始终难以解释金属燃烧之后变重这个问题。一派人索性认为这是因为测量的误差导致,另一派比较极端的燃素说维护者甚至认为在金属燃烧反应中燃素带有负质量。
面对如此的局面,1782年秋天开始拉瓦锡对硫、锡和铅在空气中燃烧的现象进行研究。为了确定空气是否参加反应,他设计了著名的钟罩实验。通过这一实验,可以测量反应前后气体体积的变化,得到参与反应的气体体积。他还将铅在真空密封容器中加热,发现质量不变,加热后打开容器,发现质量迅速增加。尽管实验现象与燃素说支持者相同,但是拉瓦锡提出了另一种解释,即认为物质的燃烧是可燃物与空气中某种物质结合的结果,这样可以同时解释燃烧需要空气和金属燃烧后质量变重的问题。但是此时他仍然无法确定是那一种组分与可燃物结合。
1774年10月普利斯特-{里}-访问巴黎,和拉瓦锡进行讨论。这次讨论和拉瓦锡后来的成果的关系至今仍有争论,普利斯特-{里}-在后来文章中说并将自己加热汞灰(氧化汞)生成气体(氧气)这一结果告诉拉瓦锡。而有些人则认为并非如此。
1775年路易十六宣布将火药工业国有化,拉瓦锡被派往巴黎军火库进行国有化工作,同时设计新的硝石制备方法来提高黑火药的性能。在他的努力下,法国的枪械的火力迅速提高。工作之余他建立了自己的实验室,继续进行燃烧研究。他直接加热氧化汞,发现一种性质类似于平常的空气的气体产生。这种气体可以支持燃烧与呼吸,并且与一氧化氮混合后体积减小。最开始他将这种气体和空气混为一谈。普利斯特-{里}-读到拉瓦锡文章之后指出,拉瓦锡所提到的这种气体就是他所发现的“脱燃素空气”,并且指明这种气体的反应效果比空气强很多。拉瓦锡接受了普利斯特-{里}-的批评,同时确认了这就是他一直寻找的那种在空气中的支持燃烧的气体。
在1777年的《燃烧概論》()和1778年的《酸性概論》()中,他正式阐释了自己的氧化说。认为燃烧是物质和空气中约占五分之一的氧气反应的结果。同时基于很多燃烧产物的水溶液具有酸性,他得出任何酸中都含有氧的错误结论,所以1779年他将空气中支持燃烧的一部分命名为氧气(oxygen、希腊语:形成酸的),另一部分命名为氮气(azote、希腊语:无生命的)。
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随后,拉瓦锡开始关注普利斯特-{里}-关于血液在氧气保持红色而在二氧化碳中变黑的描述,认为动物的呼吸作用可能也是一种氧化过程。他和拉普拉斯共同进行研究,他们使用豚鼠进行实验,通过测量冰盒中冰块的融化得出呼吸放出的热量,同时测量豚鼠呼出的二氧化碳。另一方面他们燃烧可以生成同样二氧化碳的木炭,测量其放出的热量。发现两者有一定类似关系,从而初步得出了动物的呼吸作用实质上是缓慢的氧化过程的结论。
1783年亨利·卡文迪什发现了「可燃气体」即氢气,发现它可以与氧气生成水,但是卡文迪许仍然将这一反应視为燃素转移所導致的結果。此时卡文迪许的助手访问巴黎,将这一成果告诉拉瓦锡。拉瓦锡马上意识到这一反应正是氧化说的有力佐证,并且自己进行实验将水蒸氣通过热枪筒,发现水被分解了。他发表文章提出水实质上是一種化合物,并用自己的学说对其生成和分解进行了简洁而圆满的解释,但是拉瓦锡很少在论文中写明借助了他人的工作,这是他的一个缺陷。拉瓦锡从氢气燃烧生成水这一实验事实感觉到以前的实验忽略了对呼出气体中的水的测定。于是他请了一个助手来进行人体实验,希望可以搞清人类呼吸的实质。但是这一实验被法国大革命所中断,后来他的助手完成了实验,初步证明了人的呼吸中有碳和氢的氧化过程。
新理论的传播与统一度量衡
1787年之后拉瓦锡社会职务渐重,用于科学研究时间较少。主要进行化学命名法改革,自己研究成果的总结和新理论的传播工作。他先与贝托莱等人合作,设计了一套简洁的化学命名法。
1787年他在《化学命名法》()中正式提出这一命名系统,目的是使不同语言背景的化学家可以彼此交流,其中的很多原则加上后来柏济力阿斯的符号系统,形成了至今沿用的化学命名体系。接下来,他总结了自己的大量的定量试验,证实了质量守恒定律
1794年拉瓦锡被捕,5月8日被定罪,而且在当天与其他27个税务官一起遭到断头台處死。據說他在行刑前跟砍頭的劊子手夏爾·桑松溝通,說自己被砍下頭後會儘量多眨眼,以此來确定人在頭被砍下來後是否還有知覺。據說拉瓦锡被砍頭後一共眨了十一次眼才失去意識。這段謠傳只是探索頻道節目來賓轉述他所聽到的杜撰故事,史料記載並沒有任何眨眼相關的紀錄。而法国大革命结束后他被重新判定为无罪并被平反。
拉瓦锡死后,拉格朗日惋惜道:「他们只一瞬间就砍下了这颗頭,但再过一百年也找不到像他那样杰出的脑袋了。」()所幸拿破仑当政后非常注重科学的研究,尊重科学家,建立了巴黎综合理工学院,拉普拉斯、拉格朗日、克劳德·贝托莱等人都得到了很好的研究条件,法国的科学研究才并未停滞。
著作
- 化學史
- 燃素说
- [http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lavoisier_-_Opuscules_physiques_et_chimiques.djvu Opuscules physiques et chimiques] (Paris: Chez Durand, Didot, Esprit, 1774). ([http://books.google.com/books?id=ExkAAAAAQAAJ Second edition, 1801] )
- L'art de fabriquer le salin et la potasse, publié par ordre du Roi, par les régisseurs-généraux des Poudres & Salpêtres (Paris, 1779).
- Instruction sur les moyens de suppléer à la disette des fourrages, et d’augmenter la subsistence des bestiaux, Supplément à l’instruction sur les moyens de pourvoir à la disette des fourrages, publiée par ordre du Roi le 31 mai 1785 (Instruction on the means of compensating for the food shortage with fodder, and of increasing the subsistence of cattle, Supplement to the instruction on the means of providing for the food shortage with fodder, published by order of King on 31 May 1785).
- (with Guyton de Morveau, Claude-Louis Berthollet, Antoine Fourcroy) [https://web.archive.org/web/20110721021630/http://imgbase-scd-ulp.u-strasbg.fr/displayimage.php?album=692&pos=3 Méthode de nomenclature chimique] (Paris: Chez Cuchet, 1787)
- (with Fourcroy, Morveau, Cadet, Baumé, d'Arcet, and Sage) [http://books.google.com/books?id=-bM5AAAAcAAJ Nomenclature chimique, ou synonymie ancienne et moderne, pour servir à l'intelligence des auteurs.] (Paris: Chez Cuchet, 1789)
- [http://isnature.org/Files/Lavoisier1789-Traite_elementaire_de_chimie.htm Traité élémentaire de chimie, présenté dans un ordre nouveau et d'après les découvertes modernes] (Paris: Chez Cuchet, 1789; Bruxelles: Cultures et Civilisations, 1965) (lit. Elementary Treatise on Chemistry, presented in a new order and alongside modern discoveries) also [https://web.archive.org/web/20100109164241/http://www.lavoisier.cnrs.fr/ice/ice_book_detail-fr-text-lavosier-Lavoisier-89-6.html here]
- (with Pierre-Simon Laplace) "[http://archive.wikiwix.com/cache/20170102192905/http://www.lavoisier.cnrs.fr/ice/ice_page_detail.php?lang=fr&type=text&bdd=lavosier&table=Lavoisier&typeofbookDes=Memoires&bookId=38&pageChapter=M%E9moire%20sur%20la%20chaleur&pageOrder=1&facsimile=off&search=no&num=&nav=1 Mémoire sur la chaleur]," Mémoires de l’Académie des sciences (1780), pp. 355–408.
- [http://www.lavoisier.cnrs.fr/ice/ice_page_detail.php?lang=fr&type=text&bdd=lavosier&table=Lavoisier&typeofbookDes=Memoires&bookId=65&pageChapter=Premier%20m%E9moire%20contenant%20les%20exp%E9riences%20faites%20sur%20la%20chaleur,%20pendant%20l%27hiver%20de%201783%20%E0%201784,%20par%20P.S.%20de%20Laplace%20et%20A.L.%20%20Lavoisier&pageOrder=1&facsimile=off&search=no&num=&nav=1 Mémoire contenant les expériences faites sur la chaleur, pendant l'hiver de 1783 à 1784, par P.S. de Laplace & A. K. Lavoisier] (1792)
- Mémoires de physique et de chimie (1805: posthumous)
注释
参考文献
引用
来源
- Aaron J. Ihde The development of modern chemistry1984
- John Hudson The history of chemistry 1992
- [http://www.bud.org.tw/museum/s_star20.htm 科學小芽子 - 科學名人堂20 - 拉瓦-{}-節]
相關文獻
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- Catalogue of Printed Works by and Memorabilia of Antoine Laurent Lavoisier, 1743–1794... Exhibited at the Grolier Club (New York, 1952).
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Duveen, D. I. and H. S. Klickstein, A Bibliography of the Works of Antoine Laurent Lavoisier, 1743–1794* (London, 1954)
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外部連結
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*[http://www.lavoisier.cnrs.fr Les Œuvres de Lavoisier] (The Complete Works of Lavoisier) edited by Pietro Corsi (Oxford University) and Patrice Bret (CNRS)
*[http://gallica.bnf.fr/Search?ArianeWireIndex=index&q=%22Oeuvres+de+Lavoisier%22&p=1&lang=en Oeuvres de Lavoisier] (Works of Lavoisier) at Gallica BnF in six volumes.
- [http://www.archive.org/search.php?query=creator%3A%22Lavoisier%2C%20Antoine%20Laurent%2C%201743-1794%22 Works of Lavoisier] at Internet Archive
- [http://www.worldcat.org/wcidentities/lccn-n50-39793 WorldCat author page]
[//books.google.de/books?hl=de&lr=&id=yS_m3PrVbpgC Elements of Chemistry*] – Google books version of the 1965 Dover reprint (limited preview)
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